测试简易混沌振荡电路一些因素的影响
时间：2022-11-04 19:00:01
简 介： 通过测试混沌振荡电路的几个相关因素，总结了一些基本规律。这为探索混沌振荡电路的机制提供了实验数据。
关键词： 三极管，混沌电路
§01 简易混沌电路
一、前期测试结果
在博文 两个晶体管组成的混沌电路 介绍了使用两个BC547B构成的 混沌电路 。
1、电路原理图
这个电路是由 Kajnjaps 在 Build a Chaos Generator in 5 minutes! 文章中给出的。它的 原理图如下图所示。
▲ 图1.1.1.1 双管建议混沌电路
2、测试结果
（1）搭建实验电路
在面包板上搭建的测试电路如下图所示。其中R5使用了电位器进行调节。
▲ 图1.1.2.1 在面包板上搭建的测试电路
（2）测试波形
使用示波器测X-Y显示模式来显示Q1的集电极与C1上的电压波形。随着R5的不同阻值，可以看到在一定阻值范围（40k ~ 60k Ω）电路则会产生混沌振荡现象。
▲ 图1.1.2.2 随着电阻R5的不同，电路振荡模式在改变
二、存在问题
在前期测试过程中，遗存了以下一些问题：
- 工作电压对于电路的影响；
- 三极管对于电路的影响；
- 电路中耦合参数R5,R3对于电路的影响等。
通过在 TB上购买到的三极管套件 对于上述不同的问题进行实验测试；并根据测试结果来对该电路的の运行原理进行探究。
§02 不同三极管
一、三极管种类与性能
1、购买到的三极管
下面是从TB上购买到的TO-92封装的三极管，适合在面包板上进行测试。
▲ 图2.1.1 购买到的TO-92不同的三极管
▲ 图2.1.2 TO-92三极管中的型号
2、三极管参数
下面使用 晶体管建议测试模块 对于购买到的三极管的机关特性进行测试。
| 型号 | 种类 | 管脚 | hFE | Vbe | Ic | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 9012 | PNP | E-B-C | 339 | 3.1mA | 673mV | |
| 9013 | NPN | E-B-C | 261 | 1.8mA643mV | ||
| 9014 | NPN | E-B-C | 366 | 2.2mA | 663mV | |
| 9015 | PNP | E-B-C | 335 | 3.1mA | 661mV | |
| 8050 | NPN | E-B-C | 224 | 2.1mA | 633mV | |
| 8550 | PNP | E-B-C | 341 | 3.1mA | 626mV | |
| 2N2222 | NPN | E-B-C | 253 | 1.7mA | 610mV | |
| 2N3904H | NPN\E-B-C | 186 | 1.7mA | 651mV | ||
| 2N3904B | NPN | E-B-C | 347 | 2.1mA | 664mV | |
| 2N3905 | PNP | E-B-C | 169 | 1.6mA | 660mV | |
| 2N3906 | PNP | E-B-C | 355 | 3.2mA | 660mV | |
| A1015 | PNP | E-C-B | 366 | 3.3mA | 658mV | |
| C1815 | NPN | E-C-B | 373 | 2.2mA | 647mV | |
| C945 | NPN | E-C-B | 373 | 2.2mA | 651mV | |
| 2N5401 | PNP | E-B-C | 180 | 1.7mA | 636mV | |
| 2N5551 | NPN | E-B-C | 162 | 1.2mA | 624mV | |
| BC327 | PNP | C-B-E | 299 | 2.7mA | 630mV | |
| BC337 | NPN | C-B-E | 202 | 1.9mA | 611mV | |
| BC517 | NPN | C-B-E | 116k | 5.4mA | 1.19V | |
| BC547B | NPN | C-B-E | 311 | 2.0 | 651mV | 547:50V; 546:80V |
| BC548B | NPN | C-B-E | 380 | 2.3mA | 643mV | |
| BC549B | NPN | C-B-E | 333 | 2.1mA | 655mV | 低噪声 |
| BC550 | NPN | C-B-E | 353 | 2.1mA | 647mV | |
| BC556B | PNP | C-B-E | 370 | 3.4mA | 665mV | |
| BC557 | PNP | C-B-E | 309 | 2.8mA | 656mV | |
| BC558B | PNP | C-B-E | 319 | 2.9mA | 644mV | |
| 9018 | NPN | E-B-C | 114 | 0.89mA | 714mV | |
| A92 | PNP | E-B-C | 159 | 1.5mA | 630mV | |
| A94 | PNP | E-B-C | 116 | 1.1mA | 610mV | |
| A42 | NPN | E-B-C | 145 | 1.1mA | 611mV |
二、测试混沌电路
一、使用2N3904
手边有两款2N3904
- 2N3904H： hFE只有186
- 2N3904B：hFE有347
测试这两款晶体管在混沌电路中的表现。
（1）2N3904H
可以产生混沌振荡情况。
▲ 图2.2.1.1 R5变化引起的振荡形式的变化
（2）2N3904B
▲ 图2.2.1.2 使用2N3904B
2、使用9013
测试结果，混沌电路可以形成混沌振荡。
3、使用9014
测试结果，混沌电路可以形成混沌振荡。
3、使用9018
测试结果，混沌电路无法形成混沌振荡。这个有可能是由于9018 的hFE太小引起的。
3、使用BC517
BC517 是一款 达林顿管。测试结果，电路始终保持振荡，但无法形成混沌振荡。
§03 不同工作电压
测试对于不同工作电压下产生混沌振荡的情况。
一、低电压
当电压越低，R5电位器改变区间中，产生混沌振荡的范围越小。当电压小于3.5V左右的时候，R5就很难调节使其进入混沌振荡了。
二、高电压
在5V ~ 25V中，电路都可以在R5很大的范围内进入混沌振荡状态。随着电压增加，进入混沌震荡状态R5的上限就越高。
▲ 图3.1.1 处于混沌振荡状态的轨迹图
§04 不同的R3阻值
测试不同的R3阻值对于混沌震荡的影响。在最初电路中R3的取值为15kΩ。
一、减小R3
1、测试R3=10k
将R3减小到10k欧姆：
- 电路进入混沌状态更加容易了；
- 信号C1上的电压增加了；
▲ 图4.1.1.1 R3=10k下的情况
2、测试R3=4.7k
测试电路就很难进入混沌振荡状态了。
二、使用电阻箱测试
使用电阻箱替代R3可以很灵活改变R3大小，测试R3大小对于混沌电路的影响。
1、R3的下限
调节电阻箱，大约在5.5k欧姆，电路就不会产生混沌震荡了。
▲ 图4.2.1.1 R3=5.5k时产生的正弦震荡
在相同的R5情况下，将R3改成5.6kΩ时，电路可以产生混沌震荡。
▲ 图4.2.1.2 R3=5.6k时产生的混沌震荡
2、R3的上限
当条件R3到35kΩ的时候，再调节R5就很难使得电路进入混沌振荡状态了。下面是在临近的情况下，电路所呈现的混沌振荡形式。
可以看到此时振荡幅度很小。
▲ 图4.2.1.3 R3=35kΩ时对应的临界混沌振荡状态
§：测试结论
通过对混沌振荡电路几个相关因素进行测试，总结了一些基本的规律。这对探究该混沌振荡电路的机理提供实验数据。
■ 相关文献链接:
● 相关图表链接:
- 图1.1.1.1 双管建议混沌电路
- 图1.1.2.1 在面包板上搭建的测试电路
- 图1.1.2.2 随着电阻R5的不同，电路振荡模式在改变
- 图2.1.1 购买到的TO-92不同的三极管
- 图2.1.2 TO-92三极管中的型号
- 图2.2.1.1 R5变化引起的振荡形式的变化
- 图2.2.1.2 使用2N3904B
- 图3.1.1 处于混沌振荡状态的轨迹图
- 图4.1.1.1 R3=10k下的情况
- 图4.2.1.1 R3=5.5k时产生的正弦震荡
- 图4.2.1.2 R3=5.6k时产生的混沌震荡
- 图4.2.1.3 R3=35kΩ时对应的临界混沌振荡状态
